一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片及其便捷制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片及其便捷制备方法和应用。制备方法包括以下具体步骤：钙钛矿纳米片的制备：将卤化铅、卤化铯与表面配体共同溶解在极性溶剂中，配置成前驱体溶液；将前驱体快速注入到非极性溶剂中，搅拌反应，然后加入沉淀剂，离心提纯，将沉淀分散到非极性溶剂中，得到高性能钙钛矿纳米片溶液；钛矿纳米片的交联：将钙钛矿纳米片溶液涂覆在洁净的基板上，借助掩膜版，利用紫外线诱发曝光区域的表面配体交联；然后利用溶剂将未曝光区域洗脱，得到可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片薄膜。与现有技术相比，本发明专利技术方法便捷可控，制备的钙钛矿纳米片量子效率高、稳定性好，可应用于光电显示等领域。光电显示等领域。光电显示等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片及其便捷制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及半导体发光材料
，具体涉及一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片及其便捷制备方法和应用。

技术介绍

[0002]胶体钙钛矿纳米材料作为一种直接带隙的新型纳米材料，具有发射光谱窄、载流子迁移率高以及成本低廉等优势。其中，纳米片作为一种二维结构，可以通过量子限域效应，实现对波长和激子结合能的有效调谐，因此在照明显示领域展现出巨大的应用潜力。
[0003]目前钙钛矿纳米片的合成方法，主要采用高温热注入合成法或室温多步制备法，这些方法或耗能严重、或步骤繁琐，不利于大规模制备。此外，短波长钙钛矿纳米片还面临着荧光量子效率低以及稳定性不佳的问题。因此，开发一种快速便捷的方法实现钙钛矿纳米片的可控制备，对钙钛矿的商业化进程有着重要的意义。
[0004]为了实现胶体钙钛矿纳米材料在平板显示等领域中的应用，实现高分辨的钙钛矿薄膜图案化至关重要。目前，实现钙钛矿薄膜图案化的方法有喷墨打印、模板法、转移印刷等等。这些方法在工艺制备上都有不足，例如步骤繁琐、精度不足等等。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种便捷可控，制备的钙钛矿纳米片量子效率高、稳定性好的可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片其便捷制备方法和应用。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术为提升钙钛矿纳米片的荧光量子效率，同时改善其稳定性，基于光刻技术的图案化工艺成熟，产率高，本专利技术将胶体钙钛矿纳米材料与光刻技术结合，实现直接光刻图案化，是一种简单、高效的方法，开发可用于直接光刻的胶体纳米材料可有效解决上述问题。且由于表面配体的可交联性，该纳米片可作为一种新型的光刻材料，应用于光电显示等领域，具体方案如下：
[0008]一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片的便捷制备方法，该方法包括以下具体步骤：
[0009]钙钛矿纳米片的制备：将卤化铅、卤化铯与表面配体共同溶解在极性溶剂中，配置成前驱体溶液；将前驱体快速注入到非极性溶剂中，搅拌反应，然后加入沉淀剂，离心提纯，将沉淀分散到非极性溶剂中，得到高性能钙钛矿纳米片溶液；
[0010]钛矿纳米片的交联：将钙钛矿纳米片溶液涂覆在洁净的基板上，借助掩膜版，利用紫外线诱发曝光区域的表面配体交联；然后利用溶剂将未曝光区域洗脱，得到可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片薄膜。
[0011]进一步地，所述卤元素包括Cl或Br中的一种或几种；所述表面配体为有机酸和有
机胺，所述有机酸为含有不饱和键，比如C≡C或C＝C的有机酸，所述有机胺为含有肉桂酰基、肉桂叉乙酰基或苄叉苯乙酮基的有机胺。
[0012]进一步地，前驱体溶液中，卤化铯、卤化铅和表面配体的摩尔比为(0.1
‑
2):1:(0.5
‑
5)。
[0013]进一步地，前驱体溶液与非极性溶剂的体积比为1:(1
‑
10)。
[0014]进一步地，所述的沉淀剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙腈或丙酮中的一种；沉淀剂的体积用量为非极性溶剂的0.1
‑
2倍；所述的极性溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或N
‑
甲基吡咯烷酮；所述的非极性溶剂为甲苯、正己烷或正辛烷。
[0015]进一步地，所述钙钛矿纳米片的浓度为10
‑
100mg/mL。
[0016]进一步地，所述紫外线的辐照强度为10
‑
500mW/cm2，交联时间为5
‑
30min。
[0017]进一步地，所述的基板包括玻璃基板或PET柔性基板；所述的洗脱溶剂包括甲苯、环己烷、正己烷或正辛烷。
[0018]一种如上所述方法制备的可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片。
[0019]一种如上所述高性能钙钛矿纳米片的应用，该钙钛矿纳米片应用于光刻领域。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0021](1)本专利技术采用室温液相合成方法，快速、便捷、可靠地获得高性能钙钛矿纳米片。该钙钛矿纳米片表面配体具有路易斯酸碱特性和特异性基团，不仅可以显著改善钙钛矿纳米片的光学性能和稳定性，还可以进一步作为交联单元，应用于直接光刻图案化；
[0022](2)本专利技术方法便捷可控，可以实现钙钛矿纳米片的大规模稳定制备；本专利技术得到的钙钛矿纳米片具有良好的光学性能，其荧光量子效率接近100％，且在室温环境下稳定保存3个月以上；本专利技术得到的钙钛矿纳米片可在紫外线作用下实现交联，从而应用于光刻领域。
附图说明
[0023]图1为实施例1中制备的蓝光钙钛矿纳米片的TEM图片；
[0024]图2为实施例2中制备的青光钙钛矿纳米片的荧光量子产率图；
[0025]图3为实施例3中制备的蓝光钙钛矿纳米片室温保存下的荧光量子产率随时间变化的示意图；
[0026]图4为实施例3中经过光交联后的薄膜与对照样浸泡在有机溶剂中的示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0028]一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片及其便捷制备方法和应用，具体步骤为：
[0029]S1：便捷合成高性能钙钛矿纳米片
[0030]将卤化铅、卤化铯与表面配体溶解在极性溶剂中，配置成前驱体溶液；然后快速注入到非极性溶剂中，搅拌反应，然后加入沉淀剂，离心提纯，将沉淀分散到非极性溶剂中，即
可获得高性能钙钛矿纳米片溶液；卤化铅中，卤元素为Cl或Br中的一种或几种；卤化铯中，卤元素为Cl或Br中的一种或几种；表面配体为有机酸和有机胺分子，其中有机酸特征是含有“C≡C”或“C＝C”不饱和键，有机胺特征是含有肉桂酰基、肉桂叉乙酰基或苄叉苯乙酮基其中的一种或者几种。前驱体溶液中，卤化铯、卤化铅、表面配体三者的摩尔比为(0.1
‑
2):1:(0.5
‑
5)；极性溶剂的选自N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或N
‑
甲基吡咯烷酮；前驱体溶液注入到非极性溶剂中，前驱体溶液与非极性溶剂的体积比为1:(1
‑
10)；搅拌反应时间为5
‑
15分钟；沉淀剂选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙腈、丙酮；沉淀剂的用量为前述非极性溶剂的0.1
‑
2倍体积；离心提纯，是5000
‑
10000rpm离心2
‑
10分钟；然后将沉淀分散到非极性溶剂中；非极性溶剂选自甲苯、正己烷或正辛烷。
[0031]S2：钙钛矿纳米片的光交联
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片的便捷制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：钙钛矿纳米片的制备：将卤化铅、卤化铯与表面配体共同溶解在极性溶剂中，配置成前驱体溶液；将前驱体快速注入到非极性溶剂中，搅拌反应，然后加入沉淀剂，离心提纯，将沉淀分散到非极性溶剂中，得到高性能钙钛矿纳米片溶液；钛矿纳米片的交联：将钙钛矿纳米片溶液涂覆在洁净的基板上，借助掩膜版，利用紫外线诱发曝光区域的表面配体交联；然后利用溶剂将未曝光区域洗脱，得到可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片薄膜。2.根据权利要求1所述的一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片的便捷制备方法，其特征在于，所述卤元素包括Cl或Br中的一种或几种；所述表面配体为有机酸和有机胺，所述有机酸为含有不饱和键的有机酸，所述有机胺为含有肉桂酰基、肉桂叉乙酰基或苄叉苯乙酮基的有机胺。3.根据权利要求1所述的一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片的便捷制备方法，其特征在于，前驱体溶液中，卤化铯、卤化铅和表面配体的摩尔比为(0.1
‑
2):1:(0.5
‑
5)。4.根据权利要求1所述的一种可用于直接光刻图案化的高性能钙钛矿纳米片的便捷制备方法，其特征在于，前驱体溶液与非极性溶剂的体积比为1:(1
‑
10)。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅时良，文卓奇，何海洋，郭睿倩，张万路，崔忠杰，杨丹，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：